Удосконалення моделі гібридної фотоелектричної системи з акумулятором для потреб локального об’єкту з завданням потужності, що споживається з мережі

Автор(и)

  • Олександр Олексійович Шавьолкін Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0003-3914-0812
  • Ірина Олексіївна Шведчикова Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0003-3005-7385
  • Вікторія Вікторівна Ліщук НЕК "Укренерго", Україна https://orcid.org/0009-0006-8118-0673
  • Євген Юрійович Становський Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0001-6693-5181

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280053

Ключові слова:

модульна структура, графік SoС(t), завдання потужності, сценарії управління, добовий цикл моделювання

Анотація

Об’єктом дослідження є енергетичні процеси в гібридній фотоелектричній системі з акумулятором для потреб локального об’єкту з завданням потужності, що споживається з мережі. Вирішувалось питання розробки математичної моделі енергетичних процесів з функцією визначення параметрів управління за можливістю змінювання сценаріїв управління. Удосконалено математичну модель акумуляторної батареї з урахуванням режимів заряду та струмів розряду за точністю відтворення характеристик виробника не гірше 3 %. Запропоновано структуру моделі з відокремленням модуля, що визначає параметри управління, та графік завдання потужності для обраних сценаріїв. До опису моделі введено змінну, що визначає задане значення потужності та забезпечує формування графіку SoС(t). Враховано додатковий режим для підвищення використання енергії фотоелектричної батареї і обмеження за вимірюваним значенням потужності навантаження. Запропоновано моделювання зі зміною масштабу часу: спочатку здійснюється визначення параметрів управління, потім реалізується моделювання в добовому циклі. Це виключає потребу попередніх розрахунків перед моделюванням і забезпечує можливість перевірки визначення параметрів системи з наступним коригуванням. Розроблена техніка визначення параметрів управління з завданням потужності та налаштування моделі за різних сценаріїв управління. За використання архівних даних генерації для локації об’єкту це дозволяє на стадії проєктування підібрати варіант реалізації системи електроживлення з потрібними показниками. Для конкретного використання показано, що заниження потужності фотоелектричної батареї всього на 9 % збільшує витрати на електроенергію в 1.72–1.39 разів. Завищення потужності на 16.7 % погіршує використання на 13.7 % за зменшення витрат на 1.4–2.5 %

Біографії авторів

Олександр Олексійович Шавьолкін, Київський національний університет технологій та дизайну

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Ірина Олексіївна Шведчикова, Київський національний університет технологій та дизайну

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Вікторія Вікторівна Ліщук, НЕК "Укренерго"

Кандидат економічних наук, доцент, начальник департаменту

Департамент майнових відносин 

Євген Юрійович Становський, Київський національний університет технологій та дизайну

Аспірант

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Посилання

  1. Shavelkin, A. A., Gerlici, J., Shvedchykova, I. O., Kravchenko, K., Kruhliak, H. V. (2021). Management of power consumption in a photovoltaic system with a storage battery connected to the network with multi-zone electricity pricing to supply the local facility own needs. Electrical Engineering & Electromechanics, 2, 36–42. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2021.2.06
  2. Ali, A. O., Hamed, A. M., Abdelsalam, M. M., Sabry, M. N., Elmarghany, M. R. (2022). Energy management of photovoltaic-battery system connected with the grid. Journal of Energy Storage, 55, 105865. doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105865
  3. Shavolkin, O., Shvedchykova, I., Romanchenko, J., Marchenko, R., Yakymets, S. (2022). Installed Power of the Grid-Tied Photovoltaic System with Battery for Self-Consumption of the Local Object. 2022 IEEE 4th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES). doi: https://doi.org/10.1109/mees58014.2022.10005628
  4. Photovoltaic geographical information system. Available at: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html#SA
  5. Shavolkin, O., Shvedchykova, I., Gerlici, J., Kravchenko, K., Pribilinec, F. (2022). Use of Hybrid Photovoltaic Systems with a Storage Battery for the Remote Objects of Railway Transport Infrastructure. Energies, 15 (13), 4883. doi: https://doi.org/10.3390/en15134883
  6. Iyengar, S., Sharma, N., Irwin, D., Shenoy, P., Ramamritham, K. (2014). SolarCast - an open web service for predicting solar power generation in smart homes. Proceedings of the 1st ACM Conference on Embedded Systems for Energy-Efficient Buildings. doi: https://doi.org/10.1145/2674061.2675020
  7. Mehrabani, A., Shobeiry, S. M., Rahimi, M. A., Neghab, A. P. (2023). Multi-Objective Optimization of Microgrid in the Presence of Distributed Energy Resources and Demand Response Programs. 2023 10th Iranian Conference on Renewable Energy & Distributed Generation (ICREDG). doi: https://doi.org/10.1109/icredg58341.2023.10092013
  8. Shavolkin, O. O., Stanovskyi, Ye. Yu. (2022). Hybrid photovoltaic system with storage battery for a local object with setting the value of power consumption from the grid. Journal of Electrical and Power Engineering, 2 (27), 35–42. doi: https://doi.org/10.31474/2074-2630-2022-2-35-42
  9. Ouédraogo, S., Faggianelli, G. A., Notton, G., Duchaud, J. L., Voyant, C. (2022). Impact of electricity tariffs and energy management strategies on PV/Battery microgrid performances. Renewable Energy, 199, 816–825. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.09.042
  10. Zarate-Perez, E., Sebastián, R. (2022). Autonomy evaluation model for a photovoltaic residential microgrid with a battery storage system. Energy Reports, 8, 653–664. doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.07.085
  11. Barelli, L., Bidini, G., Bonucci, F., Castellini, L., Castellini, S., Ottaviano, A. et al. (2018). Dynamic Analysis of a Hybrid Energy Storage System (H-ESS) Coupled to a Photovoltaic (PV) Plant. Energies, 11 (2), 396. doi: https://doi.org/10.3390/en11020396
  12. Shavolkin, O., Shvedchykova, I. (2020). Improvement of the multifunctional converter of the photoelectric system with a storage battery for a local object with connection to a grid. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek51551.2020.9250096
  13. -hour Simulation of a Vehicle-to-Grid (V2G) System. Available at: https://www.mathworks.com/help/physmod/sps/ug/24-hour-simulation-of-a-vehicle-to-grid-v2g-system.html
  14. Simplified Model of a Small Scale Micro-Grid. Available at: https://www.mathworks.com/help/sps/ug/simplified-model-of-a-small-scale-micro-grid.html
  15. Singh, M., Singh, O. (2019). Phasor Solution of a Micro-Grid to Accelerate Simulation Speed. Proceedings of 2nd International Conference on Advanced Computing and Software Engineering (ICACSE) 2019. doi: https://doi.org/10.2139/ssrn.3351025
  16. Kenzhina, M., Kalysh, I., Ukaegbu, I., Nunna, S. K. (2019). Virtual Power Plant in Industry 4.0: The Strategic Planning of Emerging Virtual Power Plant in Kazakhstan. 2019 21st International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT). doi: https://doi.org/10.23919/icact.2019.8701989
  17. Chola, R., Singh, S. B. (2020). A Case Study on 24-h Simulation of V2G System. Advances in Renewable Energy and Sustainable Environment, 131–140. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-15-5313-4_13
  18. Patnaik, S., Nayak, M., Viswavandya, M. (2022). Strategic integration of battery energy storage and photovoltaic at low voltage level considering multiobjective cost-benefit. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 30 (4), 1600–1620. doi: https://doi.org/10.55730/1300-0632.3868
  19. Mohamed, T. H., Abdel-Rahim, A. M. (2017). Single area power system voltage and frequency control using V2G scheme. 2017 Nineteenth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON). doi: https://doi.org/10.1109/mepcon.2017.8301298
  20. Tremblay, O., Dessaint, L.-A., Dekkiche, A.-I. (2007). A Generic Battery Model for the Dynamic Simulation of Hybrid Electric Vehicles. 2007 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference. doi: https://doi.org/10.1109/vppc.2007.4544139
  21. Iqbal, M. M., Kumar, S., Lal, C., Kumar, C. (2022). Energy management system for a small-scale microgrid. Journal of Electrical Systems and Information Technology, 9 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s43067-022-00046-1
  22. Sotnyk, I. M., Zavdovyeva, Y. M., Zavdovyev, O. I. (2014). Multi-rate Tariffs in the Management of Electricity Demand. Mechanism of Economic Regulation, 2, 106–115. Available at: https://mer.fem.sumdu.edu.ua/content/acticles/issue_21/IRYNA_M_SOTNYK_YULIA_N_ZAVDOVYEVA_ALEXANDER_I_ZAVDOVYEVMulti_Rate_Tariffs_in_the_Management_of_Electricity_Demand.pdf
  23. Ege Lithium Iron Phosphate Battery 12.8V 150Ah. Available at: https://www.eco-greenenergy.com/product/ege-lithium-iron-phosphate-battery-12-8v-150ah/
Удосконалення моделі гібридної фотоелектричної системи з акумулятором для потреб локального об’єкту з завданням потужності, що споживається з мережі

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Шавьолкін, О. О., Шведчикова, І. О., Ліщук, В. В., & Становський, Є. Ю. (2023). Удосконалення моделі гібридної фотоелектричної системи з акумулятором для потреб локального об’єкту з завданням потужності, що споживається з мережі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (123), 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280053

Номер

Том 3 № 8 (123) (2023): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Olexander Shavolkin, Iryna Shvedchykova, Victoria Lishchuk, Yevhen Stanovskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.